Questo articolo illustra come chiudere l’anello di retroazione in un alimentatore isolato con un regolatore shunt TL431, presentando un metodo per ampliare la larghezza di banda dell’anello di controllo dell’alimentatore al fine di migliorare la risposta di linea e a carichi transitori.
La figura 1 presenta uno schema tipico di un convertitore flyback isolato off-line. La tensione di uscita viene ridotta mediante un divisore e confrontata con un riferimento a 2,5 volt nel TL431; se è troppo alta, il TL431 devia la corrente attraverso il proprio catodo. Una parte di questa corrente viene applicata al diodo optoaccoppiatore (U2) e riflessa nell’opto-fototransistore, aumentando la tensione ai capi di R16 e quindi riducendo la corrente di picco nel MOSFET di potenza, per cui la tensione di uscita dell’alimentatore diminuisce.
Nella figura 2 è illustrato uno diagramma a blocchi semplificato dell’anello di controllo dell’alimentatore. Nella prima sottrazione, la tensione di uscita viene confrontata con il riferimento e il segnale di errore viene amplificato dal TL431; la tensione di uscita viene quindi sottratta dall’errore amplificato e la differenza passa attraverso il guadagno rimanente del sistema: conversione tensione-corrente (R8), generatore di corrente controllato in corrente (optoaccoppiatore), conversione corrente-tensione (R16) e attraverso la sezione rimanente dell’alimentatore fino all’uscita.
Il diagramma a blocchi è unico in un paio di modi. Anzitutto, vi sono due anelli laddove molte persone si aspetterebbero di vederne uno in tutto. Probabilmente si potrebbe sostenere validamente che in realtà in questo caso esistono più di due anelli, poiché i componenti di compensazione intorno all’amplificatore di errore formano un anello e lo stadio di potenza, che può essere il controllo di corrente, potrebbe avere un altro anello.
Ribadiamo che il diagramma presentato è solo una rappresentazione semplificata. Il secondo punto interessante è che nel percorso di retroazione non è presente nessun componente di regolazione della tensione di uscita, come divisori resistivi. Nel caso dell’anello a destra, questo è esatto, poiché l’uscita del TL431 viene confrontata direttamente con la tensione di uscita tramite R8. Nel caso a sinistra invece questo non è così chiaro; la tensione di uscita viene divisa prima di essere confrontata con un riferimento, tuttavia, come abbiamo sottolineato nell’articolo precedente, tale divisione non compare nell’espressione del guadagno.
Quindi perché complicare il progetto con un secondo anello? Per migliorare la risposta del sistema ai transitori. In un circuito con un solo anello, un’eventuale perturbazione deve propagarsi attraverso l’amplificatore di errore prima che su di essa intervengano le sezioni rimanenti del sistema. Con questo approccio a due anelli, l’amplificatore di errore viene efficacemente escluso alle alte frequenze e viene generato rapidamente un segnale di errore per le sezioni rimanenti del sistema. Si ottiene l’eliminazione di questo anello “interno” collegando il lato superiore di R8 a un regolatore lineare. Questo accorgimento può semplificare il compito di stabilizzare l’anello di retroazione, ma a spese di ulteriori componenti e costi e di un anello più lento.
Il prossimo argomento della rubrica riguarderà le strategie di compensazione di un alimentatore con questo metodo di retroazione.
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